EP1446837A2 - Method for detecting currents in a semiconductor component with a multi-cell current sensor - Google Patents

Method for detecting currents in a semiconductor component with a multi-cell current sensor

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EP1446837A2
EP1446837A2 EP02782712A EP02782712A EP1446837A2 EP 1446837 A2 EP1446837 A2 EP 1446837A2 EP 02782712 A EP02782712 A EP 02782712A EP 02782712 A EP02782712 A EP 02782712A EP 1446837 A2 EP1446837 A2 EP 1446837A2
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EP
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semiconductor component
current sensor
fact
current
cells
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Withdrawn
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EP02782712A
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German (de)
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Wolfgang Feiler
Ning Qu
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Abstract

The invention relates to a method for detecting currents in a semiconductor component (100), whereby at least one current sensor cell (101) is located in an active region (102) of a semiconductor component (100). The at least one current sensor cell (101) can be positioned at predeterminable local positions in the semiconductor component. A first source connection unit (111) of the current sensor cell (101) is connected to a bond connection (203) via conductor tracks (204). At least one current is conducted from a substrate (104) of the semiconductor component (100) via the at least one current sensor cell (101), the first source connection unit (111) and via a sensor resistance element (113) to a ground connection (116). At least one current flowing through the at least one current sensor cell is detected by tapping a voltage drop, which corresponds to the current and occurs over the sensor resistance element (113).

Description

Verfahren zum Erfassen von Strömen m einem Halbleiterbau- element mit einem Multi-Zellen-StromsensorMethod for detecting currents in a semiconductor component with a multi-cell current sensor
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen von Strömen in Halbleiterbauelementen, und betrifft insbesondere ein Verfahren zum Erfassen von Strömen mit in einem Halbleiterbauelement verteilten Stromsensorzellen.The present invention relates to a method for detecting currents in semiconductor components, and in particular relates to a method for detecting currents with current sensor cells distributed in a semiconductor component.
Eine Stromerfassung in Halbleiterbauelementen ist insbesondere bei Leistungsbauelementen wie beispielsweise VDMOS (Vertical Double-MOS) -Bauelementen, Bipolartransistoren oder IGET- (Insulated Gate Bipolar Transistor-) -Current detection in semiconductor components is particularly important for power components such as VDMOS (Vertical Double-MOS) components, bipolar transistors or IGET (insulated gate bipolar transistor) components.
Bauelementen erforderlich. Derartige Halbleiterbaueiernente weisen in herkömmlicher Weise einen Steueranschluss auf, weicher bei VDMOS-Bauele enten und IGBT-Baueiementεn als ein "Gate-Anschluss" und bei Bipolartransistoren als ein "Basis-Anschluss" bezeichnet wird, und über welchen der durch das Bauelement fließende Strom zwischen zwei weiterer. Elektroden "Drain-Anschluss" und "Source-Anschluss" bei VDMOS-Bauelementen, bzw. "Kollεktor-Anschluss" und "Emit- ter-Anschluss" bei einem Bipolartransistor bzw. "Anoden- Anschluss" und "Kathoden-Anschluss" bei IGBT-Bauelementen gesteuert wird.Components required. In a conventional manner, such semiconductor components have a control connection, which is referred to in VDMOS components and IGBT components as a "gate connection" and in bipolar transistors as a "base connection", and via which the current flowing through the component between two more. Electrodes "drain connection" and "source connection" with VDMOS components, or "collector connection" and "emitter connection" with a bipolar transistor or "anode connection" and "cathode connection" with IGBT Components is controlled.
In nachteiliger Weise ist der sich einstellende Strom nicht nur von einer vorgebbaren Ansteuerung (beispielsweise über den o.a. Steueranschluss) abhangig, sondern von weiteren externen Einflüssen, wie beispielsweise einer Größe einer angeschlossenen Last bzw. eines angeschlossenen Lastεle- ments, einem sich durch die Eigenschaften des Halbleiter- bauelements und der angeschlossenen Last ergebenden Arbeitspunkt, einer Temperatur oder einem dynamischen Verhalten abhangig.The resulting current is not only dependent on a predeterminable control (for example via the above-mentioned control connection), but also on other external influences, such as the size of a connected load or a connected load element. depending on the properties of the semiconductor component and the connected load, a temperature or a dynamic behavior.
Es ist wünschenswert, den durch das Halbleiterbauelement fließenden Strom unabhängig von äußeren Betriebsparametern zu erfassen, um beispielsweise kritische Betriebszustande zu identifizieren und/oder den durch die Last fließenden Strom zu delektieren.It is desirable to detect the current flowing through the semiconductor component independently of external operating parameters, for example in order to identify critical operating states and / or to detect the current flowing through the load.
In herkömmlicher Weise wird zur Erfassung eines Stroms ein Teil eines aktiven Bereichs eines Halbleiterbauelement s als Sensorelement eingesetzt. Eines der Verfahren zur Stromer- fassung nach dem Stand der Technik ist in . Kudoh et al., ISPSD"95 Conference Froc, S. 119 ff. oescnriebe .In a conventional manner, part of an active region of a semiconductor component is used as a sensor element for detecting a current. One of the methods for current detection according to the prior art is in. Kudoh et al., ISPSD " 95 Conference Froc, pp. 119 ff. Oescnriebe.
Figur 1 zeigt ein herkömmliches Halbleiterbauelement 100 mit einem aktiven Bereich 102, in welchem eine Stromsensor- zelle 101 untergebracht ist. Der aktive Bereich 102 besteht aus einer Vielzahl parallel geschalteter identischer aktiver Zellen und einer Stromsensorzelle 101, deren Ausgangssignal über die erste Source-Anscnlussemheit der Stromsensorzelle 101 und eine Leiterbahn 204 zu einem aus Metall bestehenden Bondanschluss 203 geleitet wird, wobei dasFIG. 1 shows a conventional semiconductor component 100 with an active region 102, in which a current sensor cell 101 is accommodated. The active region 102 consists of a multiplicity of identical active cells connected in parallel and a current sensor cell 101, the output signal of which is passed via the first source connection unit of the current sensor cell 101 and a conductor track 204 to a metal bond connection 203, the
Ausgangssignal anschließend mittels Bonds abgegriffen werden kann.Output signal can then be tapped using bonds.
Die Source-seitige Kontaktierung der parallel geschalteten aktiven Zellen (beispielsweise VDMOS-Zellen) wird über einen Source-Bondbεreich 202 der zweiten Source- Anschlusseinheit 112 bereitgestellt, wobei die aktive Zelle (VDMOS-Zelle) über den Gatε-3ondberειch 201 angesteuert wird, wobei diesε Metallisierung in herkömmlicher Weise mit einer aus Polysilizium bestehenden Gate-Elektrode 110 verbunden ist.The source-side contacting of the active cells connected in parallel (for example VDMOS cells) is provided via a source bond region 202 of the second source connection unit 112, the active cell (VDMOS cell) is controlled via the gate-3ondberειch 201, this metallization being connected in a conventional manner to a gate electrode 110 made of polysilicon.
Beispielsweise sind die aktiven Zellen bzw. die VDMOS- Zellen gitterartig ausgebildet, wobei die Gate-Elektrode 110 durch ein Dielεktrikum 109 vom ubrigεn Halbleiterbauelement und einer ersten Source-Anschlusseinheit 111 und der zweiten Source-Anschlusseinheit 112 isoliert ist. Ein Bereich 106 dient als p-Bereich, εm Berεich 107 als εm p+-Kontaktdiffusionsberεich und ein Bereich 108 als nτ- Source-Bereich. Das Substrat ist als ein n"-Substrat 104 ausgebildet, welches auf der Drain-Elektrode 105 angeordnet ist.For example, the active cells or the VDMOS cells are designed in a grid-like manner, the gate electrode 110 being insulated from the other semiconductor component and a first source connection unit 111 and the second source connection unit 112 by a dielectric 109. A region 106 serves as a p region, εm region 107 as εm p + contact diffusion region and a region 108 as an n τ source region. The substrate is designed as an n " substrate 104, which is arranged on the drain electrode 105.
Eine externe Beschaitung des Halbleiteroauelements 100 besteht, wie in Figur 1 gezeigt wird, aus einem Lastelement 114, welches zwischen einen Versorgungsspannungsanschluss 117 und der Dram-Elektrode 105 geschaltet ist. Die zweite Source-Anschlusseinheit 112 der mindestens einen aktiven Zelle in dem aktiven Bereich 102 ist mit einem Massean- schluss 116 verbunden.As shown in FIG. 1, external wiring of the semiconductor device 100 consists of a load element 114 which is connected between a supply voltage connection 117 and the dram electrode 105. The second source connection unit 112 of the at least one active cell in the active region 102 is connected to a ground connection 116.
Die erste Source-Anschlusseinheit 111 der Stromsensorzelle 101 ist über ein Sensorwiderstandselement 113 mit dem Mas- sεanschluss 116 verbunden. Wird das Halbleiterbauelement über die Gatε-Elektrode 110 aktiviert, d.h. es fließt ein Dram-Strom durch das Lastelement 114, die Dram-Elektrode 105, das Substrat 104, ein Driftgebiet 103, die an der Oberseite der p-Bereiche 106 mittels Influenz εrzεugten MOS- (Metall-Oxid-Silizium-) -Kanäle, die Source-Bεreiche 108 zu der ersten Source-Anschlusseinheit 111 der Stromsεn- sorzelle 101 bzw. zu der zweitεn Source-Anschlusseinheit 112 der mindestens einen aktiven Zelle.The first source connection unit 111 of the current sensor cell 101 is connected to the measurement connection 116 via a sensor resistance element 113. If the semiconductor component is activated via the gate electrode 110, ie a dram current flows through the load element 114, the dram electrode 105, the substrate 104, a drift region 103, the MOS at the top of the p-regions 106 by means of influence-induced - (Metal-oxide-silicon) channels, the source areas 108 to the first source connection unit 111 of the current sensor cell 101 or to the second source connection unit 112 of the at least one active cell.
Ein zu der ersten Source-Anschlusseinheit 111 der Stromsen- sorzεllε 101 fliεßεnder Strom entspricht dabei idealerweise einem mit dem Flachεnverhaltms zwischen dεr Stromsεnsor- zelle 101 und allen übrigen aktiven Zellen gewichteten Gesamtstrom, der durch einen über dem Sensorwiderstandsele- ment 113 erzeugten Spannungsabfall 115 erfassoar ist.A current flowing to the first source connection unit 111 of the current sensor 101 ideally corresponds to a total current weighted with the area ratio between the current sensor cell 101 and all other active cells, which is detected by a voltage drop 115 generated across the sensor resistance element 113 ,
In nachteiliger Weise gilt eine o.a. Gewichtung mit einem Flachenverhaltnis bzw. eine Proportionalität nur, so lange die Betriebsbedingungen für die Stromsensorzelle 101 sehr ähnlich denen sämtlicher anderer Zellen sind.The above applies disadvantageously. Weighting with an area ratio or a proportionality only as long as the operating conditions for the current sensor cell 101 are very similar to those of all other cells.
Aufgrund steigender Anforderungen an Durchlassstrome und niedrigere Einschaltwiderstande ist es wünschenswert, bei Halblεiter-Lεistungsbauelementen größere Chip-Flachen zu realisieren.Due to increasing requirements for forward currents and lower on-resistances, it is desirable to realize larger chip areas in the case of half-conductor power components.
Hierbei ist es unzweckmäßig, eine einzelne Stromsensorzelle anzuordnen, da aufgrund unterschiedlicher Temperatur- Bedingungen und Prozessschwa kungen über oεr Chip-Flache der Strom durch eine einzelne Stromsensorzelle keinen zuverlässigen Ruckschluss auf cen Gesamtstrom euren das Halbleiterbauelement (insbesondere Halbleiter- Leistungsbauelement ) zulasst.It is not practical to arrange a single current sensor cell, because due to different temperature conditions and process fluctuations across the chip area, the current through a single current sensor cell does not allow a reliable conclusion to be drawn about the total current of the semiconductor component (in particular semiconductor power component).
In nachteiliger Weise sind Anforderungen an eine Genauigkeit einer Strommessung zunehmend hoher, was eine Stromer- fassung mit einer einzelnen Stromsensorzεlle in vielen Fallen ausschließt.Adversely, requirements for an accuracy of a current measurement are increasingly high, which means a current excludes version with a single current sensor in many cases.
Figur 2 zeigt ein Halbleiterbauelement nach dem Stand der Technik, das untεr Bεzugnahmε auf Figur 1 obεnstεhend bε- schriebεn wurde, in εiner Draufsicht.FIG. 2 shows a semiconductor component according to the prior art, which was described below with reference to FIG. 1, in a top view.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Erfassen von Strömen in einεm Halbleiterbauelement bereitzustellen, bei welchem die Nachteile des Standes der Technik dadurch vermieden werdεn, dass eine hochgenaue Strommessung auf dεr Basis vεrteiiter mehrfacher Stromsensorzellen in dem Halbleiterbauεlεment durchgeführt wird.It is an object of the present invention to provide a method for detecting currents in a semiconductor component, in which the disadvantages of the prior art are avoided in that a highly accurate current measurement is carried out on the basis of multiple current sensor cells in the semiconductor component.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß durch das im Patentanspruch 1 angegebene Verfahren sowie durch ein Halbleiterbauelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelost.This object is achieved according to the invention by the method specified in patent claim 1 and by a semiconductor component having the features of patent claim 11.
Wεitεrε Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteranspruchen.Further refinements of the invention result from the subclaims.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, nicht nur ein einziges Stro sensorelemεnt innerhalb eines aktiver. Bereichs eines Halbleiterbauelements einzusetzen, sondern in dem aktiven Bereich des Halblεiterbauelements verteilt angeordnete Bereiche des Halblεitεrbauelements als Stromsensorzellen bereitzustellen, weiche untereinander und mit einem gemeinsamεn Bondanschluss 203 über Mεtallbahnen verbunden sind. Weiterhin wird eine zweite Source- Anschlusseinheit 112 im Wesentlichen strahlenförmig auf einen Source-Bondbereich zulaufend angeordnet. Es sei darauf hingewiesen, dass der Begriff "Source" für andere Halbleitεrbauelemente bzw. Halbleitεr- Leistungsbauelemente sinngemäß durch beisp elswεise "Erπit- ter-Anschluss", "Kathoden-Anschluss" etc. zu εrsetzen ist.An essential idea of the invention is not only a single current sensor element within an active one. Use region of a semiconductor component, but to provide areas of the semiconductor component distributed in the active region of the semiconductor component as current sensor cells, which are connected to one another and to a common bond connection 203 via metal tracks. Furthermore, a second source connection unit 112 is arranged in a substantially radiating manner toward a source bond region. It should be pointed out that the term “source” for other semiconductor components or semiconductor power components is to be replaced analogously by, for example, “first connection”, “cathode connection” etc.
Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die bevorzugten Ausfuhrungsformen der Erfindung ohne einen wεsentlicn erhöhten Prozessaufwand ausführbar sind.An important advantage of the present invention is that the preferred embodiments of the invention can be carried out without any significant increase in process effort.
Es ist weiter zweckmäßig, dass mit den über den aktiven Bereich eines Haloleiteroauelements verteilten Stromsensorzellen uoεr dem Chip variierende Stromdicnteverteilungen erfassbar sind.It is furthermore expedient that with the current sensor cells distributed over the active region of a halo conductor element, varying current thickness distributions can be detected.
In vorteilhafter Weise kann eine aufwendige Zweilagenmetal- lisiεrung vermiεden werden.An expensive two-layer metalization can advantageously be avoided.
Weiterhin ist es vorteilhaft, oass das erfmdungsgemaßε Verfahren auch bei Halbleiterbauelementen mit großεr Chip- Flache und mer.reren Source-Bondoereichen 202 eingesetzt werdεn kann.Furthermore, it is advantageous if the method according to the invention can also be used for semiconductor components with a large chip area and other source bond areas 202.
Das erfmdungsgεmaße Verfahren zum Erfassen von Strömen m einem Halbleitεrbauelεment weist im Wesentlichen die folgenden Schritte auf:The method according to the invention for detecting currents in a semiconductor component essentially has the following steps:
a) Anordnen von mindestens einer Stromsensorzelle in einem aktiven Bereich eines Halblεiterbauεlements, wobei die mindestens einε Stromsensorzelle an vorgebbaren lokalen Stellen in dem halbleiterbauelement positiomeroar ist; b) Verbinden einer ersten Source-Anschlusseinheit der Stromsensorzellε mit einem Bondanscnluss über Leiterbahnen;a) arranging at least one current sensor cell in an active region of a semiconductor component, the at least one current sensor cell being positio-meroar at predeterminable local locations in the semiconductor component; b) connecting a first source connection unit of the current sensor cell to a bond connection via conductor tracks;
c) Durchleiten mindestens eines Stroms von einem Substrat des Halbleiterbauelements über die mindestens eine Stromsensorzelle, die erste Source-Anschlussemheit und e n Sensorwiderstandselement zu einem Masseanschluss ; undc) passing at least one current from a substrate of the semiconductor component via the at least one current sensor cell, the first source connection unit and a sensor resistance element to a ground connection; and
d) Erfassen des mindestens einen, durch die mindestens eine Stromsensorzelle fließenden Stroms durch Abgreifen eines dem Strom entsprεchendεn Spannungsabfalls über dem Sensor- widεrstandsεlε ent .d) Detecting the at least one current flowing through the at least one current sensor cell by tapping a voltage drop across the sensor resistance value that corresponds to the current.
In oεn Untεranspruchεn finden sich vorteilhafte Weiterbil- düngen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der Erf ndung.Advantageous further developments and improvements of the respective subject matter of the invention can be found in the subclaims.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung werden variierende Stromdichteverteilungen m t mindestens zwei Stromsensorzellen εrfassoar.According to a preferred development of the present invention, varying current density distributions m t at least two current sensor cells are detected.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiteroilcang der vorliegenden Erfindung werden die Stromsensorteilen zur Erfassung von Stromdichteverteilungen stranlenfcrmig angeordnet.According to a further preferred further oiling of the present invention, the current sensor parts for detecting current density distributions are arranged in a line shape.
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung bewirkt ein durcn die mindestens eine Stromsensorzelle fließender Strom an dem mindestens einen Sensorwiderstandselement mindestens einen dem Strom proportionalen Spannungsaofall, welcher als ein Ausgangssignal der mindestens einen Stromsensorzelle ausgebbar ist. Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliεgendεn Erfindung wird durch em monolitnisch integriertes Sensorwiderstandselement eine Wandlung der Summe der Strome durch die Stromsensorzellen eine einem Sum- menstrom entsprechenden Spannungsabfall bewirkt.According to yet another preferred development of the present invention, a current flowing through the at least one current sensor cell on the at least one sensor resistance element causes at least one voltage drop which is proportional to the current and which can be output as an output signal of the at least one current sensor cell. According to yet another preferred development of the present invention, a conversion of the sum of the currents through the current sensor cells results in a voltage drop corresponding to a sum current by means of a monolithically integrated sensor resistance element.
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weitεroildung oer vorliegεnden Erfindung werden die durch die Stromsensorzellen fließenden Strome externen Sensorwiderstandselementen zur Weiterverarbeitung zugeführt.According to yet another preferred further development of the present invention, the currents flowing through the current sensor cells are supplied to external sensor resistance elements for further processing.
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegεndεn Erfindung wird jεder einzelnen der vertεiltεn Stromsεnsorzεllεn ein entsprechendεs Sεnsorwiderstandsεle- ment zugeordnet, wobεi vorteilhaftεr Wεise der entsprechende Strom über den entstehεnoεn Spannungsaofall als em Ausgangssignal weitεrvεrarbeitbar ist.According to yet another preferred development of the present invention, a corresponding sensor resistor element is assigned to each of the various current sensor sensors, with the corresponding current advantageously being able to be further processed as an output signal via the resulting voltage case.
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegendεn Erfindung w_rd ein Massebezugspotential an einem mit der zweiten Source-Anschlusseinheit verbundenen Bεzugspotenttalbondanschluss oereitgestellt , so dass em Masseoezugspotεntial ment außerhalb mit Hilfe eines Masseanschlusses realisiert werden rnuss, was schaltungstechni- schε Vorteile rit sich bringt.According to yet another preferred development of the present invention, a ground reference potential is provided at a reference potential talbond connection connected to the second source connection unit, so that a ground reference potential can be realized outside with the aid of a ground connection, which has advantages in terms of circuit technology.
Gemäß noch einer weitεren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird eine einzige Metallisierungs- ebenε bereitgestellt. In vorteilhafter Weise sind die Stromsensorzεllen sternförmig verteilt und untereinander sowie mit einem Bondanschluss mittels Leiterbahnen verbunden, wobei es durch eine strahlenförmige Anordnung εrmog- licht wird, die erste Source-Anscnlusseinheit , die zweite Source-Anschlusseinheit, die Leiterbahnen und die Bondbereiche m Form einer Emlagenmetalisierung auszuführen.According to yet another preferred development of the present invention, a single metallization level is provided. The current sensor cells are advantageously distributed in a star shape and connected to one another and to a bond connection by means of conductor tracks, wherein εrmog- becomes light, the first source connection unit, the second source connection unit, the conductor tracks and the bonding areas in the form of a metal metallization.
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird em Massepotentialbεzugspunkt özw. e Masseanschluss nicht menr außerhalb des Halblei- teroauelements angelegt, sondern das Bezugspotential für das Sensorsignal wird vielmehr direkt auf dem Halbleiter- bauelement mittels einer an die zweite Source- Anscnlusseinheit angeschlossenen Bezugspotentialleiterbahn abgegriffen und einem Bezugspotentialbondanschluss zugeführt, wooei vorteilhaftεr Weisε dεr Bezugspotentialbondanschluss und die Bezugspotentialleiterbahn nicht von einem durch e Lastelεmεnt fliεßεndεn Laststrom durchsetzt werden, so dass Fehler im 3ezuσspotentιal, die andernfalls αurch Spannungsabfalle über den Source-Bondoereicn und einen den Source-Bondbεreicn kontaktierenden Bond auftreten wurden, vermieden werden.According to yet a further preferred development of the present invention, a ground potential reference point is e ground connection is not created outside the semiconductor device, but rather the reference potential for the sensor signal is tapped directly on the semiconductor device by means of a reference potential conductor track connected to the second source connection unit and fed to a reference potential bond connection, where advantageously the reference potential bond connection and the non-potential conductor track a load current flowing through a load element is passed through, so that errors in the potential which otherwise would occur due to voltage drops across the source bond device and a bond contacting the source bond area are avoided.
Das erf mdungsgemaße Halblεitεrbauelement weist weiterhin auf :The semi-semiconductor component according to the invention furthermore has:
a ) e Substrat ;a) e substrate;
b) einen aktiven 3ereιcn, der aus mindestens einer aktiven Zelle gebildet ist;b) an active 3ereιcn, which is formed from at least one active cell;
c) mindestens eine in dem aktiven Bereich angeordnεte Stromsensorzεlle zur Erfassung von Strömen durch das Halb- leiterbauεlement; und d) mindestens em Sensorwiderstandselεmεnt zur Wandlung des durch die mindestens eine Stromsensorzellε fließenden Stroms einen dem Strom proportionalen Spannungsabfall.c) at least one current sensor cell arranged in the active area for detecting currents through the semiconductor component; and d) at least one sensor resistance element for converting the current flowing through the at least one current sensor cell to a voltage drop proportional to the current.
Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung naher erläutert .Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the description below.
In den Zeichnungen zeigen:The drawings show:
Figur 1 einen Querschnitt durch em Halbleiterbauelement m t einer Stromsensorzelle nach dem Stand der Technik;FIG. 1 shows a cross section through a semiconductor component m t of a current sensor cell according to the prior art;
Figur 2 eine Draufsicnt des m Figur 1 gεzεigtεn nεrkomm- lichεn HalDleiteroauelements;FIG. 2 shows a plan view of the HalDleiteroauelements shown in FIG. 1;
Figur 3a εin bevorzugtes Ausfuhrungsbeispiel eines erfm- dungsgemaßen halbleiterbauelements mit verteilten Stromsensorzellen einer Draufsicht;FIG. 3a shows a top view of a preferred exemplary embodiment of a semiconductor component according to the invention with distributed current sensor cells;
Figur 3b das in Figur 3a n einer Draufsicnt gezeigte erf dungsgεmaßε Halbleiterbauelement, wobei d e Stromsensorzellen m t Leiteroahnen vero-naen ge- zεigt sind;FIG. 3b shows the semiconductor component according to the invention shown in FIG. 3a in a plan view, the current sensor cells with t conductor holes being shown.
Figur 4 eine bevorzugte Ausfunrungsform des erf dungsge- maßen Halble terbauεlements mit mehrfachen Stromsensorzellen für große Chip-Flachen, wobei e Source-Bondbεrεich geteilt ist; und Figur 5 eine bevorzugtε Ausfuhrungsform des erfmdungsgε- aßen Halbleitεrbauelements mit mehrfachen Stromsensorzellen, wobei e Massepotentialbε∑ugspunkt direkt auf dem Halbleiterbauelement abgreifbar FIG. 4 shows a preferred embodiment of the semiconductor component according to the invention with multiple current sensor cells for large chip areas, wherein a source bond area is divided; and FIG. 5 shows a preferred embodiment of the semiconductor component according to the invention with multiple current sensor cells, wherein a ground potential reference point can be tapped directly on the semiconductor component
In den Figuren bεzeichnen glεichε Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten oder Schritte.In the figures, the same reference numerals designate identical or functionally identical components or steps.
Figur 3a zeigt eine Draufsicht einer bevorzugten Ausfuhrungsform für ein erf dungsgemaßes Halbleiterbauelement mit mehrfachen Stromsensorzellen am Beispiel eines VDMOS- Transistors .FIG. 3a shows a top view of a preferred embodiment for a semiconductor component according to the invention with multiple current sensor cells using the example of a VDMOS transistor.
E aktiver Bereich des in Figur 3a gezeigten halbleiter- bauelemεnts bεstεht aus einem Bereich mit einer Vielzahl parallel geschalteter, im allgemeinen identischer aktiver Zellen, welche [jeweils einen mit einem Source-Bondberεich 202 (Source-Bondpad) aufweisenden zweiten Ξource- Anschlusseinhe t 112 verbunden sind. Weiterhin ist eineAn active area of the semiconductor component shown in FIG. 3a consists of an area with a large number of parallel, generally identical active cells which [each connect a second source connection unit 112 having a source bond area 202 (source bond pad) are. Furthermore, one
Vielzahl von Stromsensorzellen 101 vorhanden, die mittels einer zweiten Metallisierungsebenε untereinander und mit einem Bondanschluss 203 verbunden sind.A large number of current sensor cells 101 are present which are connected to one another and to a bond connection 203 by means of a second metallization level.
Es sei darauf hingewiesen, dass eine hier eingesetzte Zwei- lagen εtallisierung nach dem Stand der Technik ausgeführt ist, so dass eine Beschreibung hierin weggelassen wird. Die aktiven Zellεn des aktiven Bereichs sind hierbei in vorteilhafter Weise als parallel angeordnete VDMOS-Zellen ausgebildet. Ferner ist es möglich, die aktiven Zellen des aktiven Bereichs als identische, parallel angeordnete Zellen auszubilden. Die mindestens eine Stromsensorzelle 101 ist zweckmaßiger- weise identisch zu den aktiven Zellen m dem aktiven Be- rεicn aufgebaut.It should be pointed out that a two-layer metallization used here is carried out according to the prior art, so that a description is omitted here. The active cells of the active area are advantageously designed as VDMOS cells arranged in parallel. Furthermore, it is possible to design the active cells of the active area as identical, parallel cells. The at least one current sensor cell 101 is expediently constructed identically to the active cells in the active region.
Die aktiven Zellen und die Stromsensorzellen 101 n dem aktiven Bereich 102 (bεschriεben unter Bezugnahme auf Figur 1) können in ihrer zur Dram-Elektrode parallelen Schnitt¬ ansicht quadratisch, kreisförmig, rechteckig oder als em beliebiges Vieleck ausgebildet sein.The active cells and the current sensor cells 101 n to the active region 102 (bεschriεben with reference to Figure 1) may be in its to the dram electrode parallel sectional view ¬ square, circular, rectangular or be formed as any polygon em.
weiterhin ist die mindestens eine Stromsensorzelle 101 m dem aktiven Bereich 102 des halbleiterbauelements 100 beliebig positionierbar. In Figur 3a ist eine Darstellung der an die zweite Source-Anschlusseinheit 112 angeschlossenen VDMOS-Zellen, d.h. der aktiven Zellen des aktiven Bereichs 102 aus Gründen der Übersichtlichkeit weggεlassen, so dass nur der Bondanscnluss 203, die verteilten Stromsensorzellen 101, der Sourcε-Bondbereich 202 und dεr Gate-Bondbεre ch 201 sowiε der Rand des Halbleiterbauelements gezeigt sind. Die Summe der durcn die Stromsensorzellen 101 fließenden Strome kann als em Ausgaπgssignal über den Bondanschluss 203 abgegriffen werden, wooei die Summe der Strome über ein externes Sensorwiderstandselement 113 geleitet wird, um einen der Summe der Strome proportionalen Spannungsabfall 115 zu bewirken, wεlcher als Ausgangssignal zur Verfugung steht .Furthermore, the at least one current sensor cell 101 can be positioned as desired in the active region 102 of the semiconductor component 100. FIG. 3a shows a representation of the VDMOS cells connected to the second source connection unit 112, i.e. of the active cells of the active area 102 are omitted for reasons of clarity, so that only the bond connection 203, the distributed current sensor cells 101, the source bond area 202 and the gate bond area 201 as well as the edge of the semiconductor component are shown. The sum of the currents flowing through the current sensor cells 101 can be tapped as an output signal via the bond connection 203, where the sum of the currents is conducted via an external sensor resistance element 113 in order to bring about a voltage drop 115 proportional to the sum of the currents, which is available as an output signal stands .
Weiterhin kann em monolithisch integriertes Sensorwider- standselemεnt 113 bereitgεstellt wεrden, mit welchem es möglich ist, die Summe dεr Ausgangsstrome der Stromsensorzellen 101 direkt in einen proportionalen Spannungsabf ll 115 zu wandεln, welchεr zwischen dem Bondanschluss 203 und dεm Sourcε-Bondbereich 202 abgreifbar ist.Furthermore, a monolithically integrated sensor resistance element 113 can be provided, with which it is possible to directly reduce the sum of the output currents of the current sensor cells 101 into a proportional voltage drop 115, which can be tapped between the bond connection 203 and the source bond area 202.
Insbesondere, jedoch nicht beschrankt darauf, ist das Sen- sorwiderstandselement 113 als ein ohmscher Widerstand ausgebildet. Weiterhin kann jedεr Stromsensorzelle 101 ein eigεnεs Sensorwiderstandselement 113 zugeordnet werden. Die source-seitige Kontaktierung der mittels der zweiten Source-Anschlusseinheit 112 parallel geschalteten VDMOS-Zellen wird über den Source-Bondbεreich 202 sichergestellt.In particular, but not limited to this, the sensor resistance element 113 is designed as an ohmic resistance. Furthermore, each current sensor cell 101 can be assigned its own sensor resistance element 113. The source-side contacting of the VDMOS cells connected in parallel by means of the second source connection unit 112 is ensured via the source bond area 202.
Figur 3b zeigt das in Figur 3a dargestellte Halbleiterbauelement in einer Ansicht, bei der die die sternförmig verteilten Stromsensorzellen verbindεnden Lεiterbahnen 204 sowie beispielhaft ein Sensorwiderstandselement 113 gezeigt sind.FIG. 3b shows the semiconductor component shown in FIG. 3a in a view, in which the conductor tracks 204 connecting the star-shaped distributed current sensor cells and, for example, a sensor resistance element 113 are shown.
Der aktive Bereich 102 des in Figur 3b dargestellten VDMOS- Halbleiterbauelemεnts mit εiner als "Multi-Zεllen- Stromsensor" ausgefuhrtεn Stromsεnsorzellenanordnung besteht aus einem Bereich mit einεr Vielzahl parallel geschalteter identischer aktiver Zellen, welche sämtlich mit einer zweiten Source-Anschlusseinheit 112 verbunden sind, und einer Vielzahl von (hier sternförmig) angeordnεtεn Stromsensorzellen 101, die mittels der Leiterbahn 204 untereinander und mit dεm aus Metall bestehεnden Bondanschluss 203 verbunden sind.The active region 102 of the VDMOS semiconductor component shown in FIG. 3b with a current sensor cell arrangement designed as a "multi-cell current sensor" consists of a region with a plurality of identical active cells connected in parallel, all of which are connected to a second source connection unit 112, and a plurality of (here star-shaped) arranged current sensor cells 101, which are connected to one another by means of the conductor track 204 and to the bond connection 203 made of metal.
Wie bereits unter Bezugnahmε auf Figur 3a erläutert, können die Stromsensorzellen 101 sowie die übrigen aktiven Zellen im aktiven Bereich 102 dieser erfindungsgemäßen Ausfuhrungsform in ihrer zur Drain-Elektrode 105 parallelen Schnittansicht quadratisch, krεisformig, rεchteckig oder beliebig vieleckig ausgebildet sein. Falls em monolithisch integriertes Sensorwiderstandselement 113, wie unter Bezugnahme auf Figur 3a beschrieoεn, vorhanden ist, wandelt diesεs die Summe der Ausgangsstrome der Stromsensorzellen 101 in einen proportionalen Spannungsabfall 115 um, weicher zwiscnen dεm Bondanschluss 203 und dεm Source-Bondbere ich 202 abgreifbar ist.As already explained with reference to FIG. 3a, the current sensor cells 101 and the other active cells in the active region 102 of this embodiment according to the invention can be parallel to the drain electrode 105 Sectional view be square, krεisiform, rectangular or any polygonal. If a monolithically integrated sensor resistance element 113 is present, as described with reference to FIG. 3a, this converts the sum of the output currents of the current sensor cells 101 into a proportional voltage drop 115, which can be tapped between the bond connection 203 and the source bond area 202.
Wie m Figur 3b gezeigt, sinα die Stromsensorzellen 101 zur Erfassung des Stromes bzw. einer Stromd chteverteilung über der Flache des Halbleiterbauelements strahlenförmig angeordnet. Es sei darauf hingewiesen, dass eine beliebige, geomεtrisch optimiεrtε Anordnung der Stromsensorzellen 101 über dem aktiven Bereich 102 des Halbleiterbauelements 100 realisierbar ist. Em Gate-Bondberεicn 201 dient einer Anstεuerung des VDMOS-Halbleiteröauεlements , wobei diese Metallisierung ublicherwεise mit der aus im allgemeinen aus Polysilizium bestehenden Gate-Elektrode 110 (vgl. Figur 1) verbunden ist.As shown in FIG. 3b, the current sensor cells 101 for detecting the current or a current density distribution are arranged in a radiation pattern over the surface of the semiconductor component. It should be pointed out that any desired, geometrically optimized arrangement of the current sensor cells 101 over the active region 102 of the semiconductor component 100 can be implemented. Em gate bond region 201 is used to control the VDMOS semiconductor element, this metallization usually being connected to the gate electrode 110 (see FIG. 1), which generally consists of polysilicon.
Diε unter Bezugnahme auf Figur 3b beschπεbεne Ausfunrungs- form der vorliegenden Erfindung ist dahingehend modifi zierbar, dass eine einzige Metallisierungsεbene - als Emlagen- metallisierung bezeichnεt - bereitgestellt wird. In einer bevorzugten Ausf nrungsform sind die Stromsensorzellen 101 sternförmig verteilt und untereinander sowie mit dem Bondanschluss 203 mittels Leiterbahnen 204 verbunden. Durch die gezeigte strahlenförmige Anordnung ist es möglich, die unter Bezugnahme auf Figur 1 beschriebenen Anschlussemhei- ten, d.h. die erste Source-Anschlusseinheit 111 sowie die zweite Source-Anschlussemheit 112, die Leiterbahnεn 204 10The embodiment of the present invention described with reference to FIG. 3b can be modified in such a way that a single metallization level - referred to as emagen metallization - is provided. In a preferred embodiment, the current sensor cells 101 are distributed in a star shape and are connected to one another and to the bond connection 203 by means of conductor tracks 204. The radiation-like arrangement shown makes it possible to connect the interconnects 204 with the connection units described with reference to FIG. 1, ie the first source connection unit 111 and the second source connection unit 112 10
und die Bondbereicne, d.h. den Gatε-Bondbεreicn 201, dεn Sourcε-Bondbereich 202 und den Bdndanschluss 203 mittels einer einzigen Metallisierungseoene auszufuhren. Diese Emlagenmetalisierung weist dεn Vorteil einer erheblichen prozesstechnischen Vεremfacnung des erfmdungsgemaßen Halbleiterbauelements auf.and the bond areas, i.e. to execute the gate bond area 201, the source bond area 202 and the band connection 203 by means of a single metallization vein. This metal metallization has the advantage of a considerable process engineering understanding of the semiconductor component according to the invention.
In einer in Figur 4 dargestellten, weitεrεn bεvorzugten Ausfuhrungsform des erfmdungsgemaßen Halbleiterbauelements ist eine Anordnung von Stromsensorzellen 101 dargεstεllt, wεlcne zwεi gεtrenntε Sourcε-Bondbεreichε 202 umfasst. Diεsε Anordnung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn Strome durch Halblεiterbauelemente 100 mit sehr großen Flachen erfasst werden müssen.In a further preferred embodiment of the semiconductor component according to the invention, shown in FIG. 4, an arrangement of current sensor cells 101 is shown, which includes separated source-bond areas 202. This arrangement is particularly advantageous when currents have to be detected by semi-conductor components 100 with very large areas.
Es sei darauf hingewiesen, dass das erf αungsgemaße Verfahren und das erfmdungsgemaße Halbleiterbauelement nicht auf eine Anordnung mit ein oder zwei Source-Bondbεreichεn 202 bεschrankt ist, sondern dass im allgemeinen beliebig viele Source-Bondbereiche 202 bereitgestellt wεrden können. In Figur 4 sind stranlεnformig angeordnete Stromsensorzellen 101 gezeigt, die auf eweils einen der beiden Source- Bondbereiche 202 zulaufen. Die übrigen Elemente der m Figur 4 gezεigtεn Anordnung entsprechen dem Figur 3b gezeigtεn Halbleiterbauelement 100.It should be pointed out that the method according to the invention and the semiconductor component according to the invention is not restricted to an arrangement with one or two source bond regions 202, but that in general any number of source bond regions 202 can be provided. FIG. 4 shows current sensor cells 101 arranged in the form of strands, which in some cases run towards one of the two source bond regions 202. The remaining elements of the arrangement shown in FIG. 4 correspond to the semiconductor component 100 shown in FIG. 3b.
Die zweite Source-Anschlusseinheit 112 von aktiven Zellεn im aktiven Bereich 102 ist mit dem Masseanschluss 116 verbunden, wie unter Bezugnahme auf Figur 1 erläutert. Weiter- hin ist die erste Source-Anschlusseinheit 111 der mindestens einen Stromsεnsorzεlle 101 über das Widerstandsεlement 113 mit dem Masseanschluss 116 verbunden. Eine Auswerteem- i bThe second source connection unit 112 of active cells in the active region 102 is connected to the ground connection 116, as explained with reference to FIG. 1. Furthermore, the first source connection unit 111 of the at least one current sensor 101 is connected to the ground connection 116 via the resistance element 113. An evaluation ib
heit zur Signalaufbεrεitung kann monolitniscn integriert auf oem Halbleiterbauelement 100 ausgebildet werden.For signal processing, monolithic integration can be formed on an oem semiconductor component 100.
Figur 5 zeigt eine weitere oevorzugte Aus unrungsform eines Halbleiterbauelements 100 mit mehrfachen Stromsensorzellεn 101 am Beispiel eines VDMOS-Transistors , wobei gegenuroer der m Figur 3b gezeigten Ausfuhrungsform eine weiter erhöhte Genauigkeit berεitgεstellt wird. Wie Figur 5 gezeigt, liegt em Massepotentialbezugspunkt bzw. e Masse- anschluss 116 nicht mεhr außerhalb des Halbleiterbauelements, sondern das Bezugspotential für das Sensorsignal wird vielmehr direkt auf dem Halbleiterbauelement mittels einer an die zweite Source-Anschlusseinheit angeschlossenen Bezugspotεntiallεiterbahn 502 abgegriffen und einem Bezugs- potent albondanschluss 501 zugeführt, wobei der Bezugspo- tentialoondanschluss 501 und die Bezugspotentialle tεrbahn 502 nicht von einem durch das Lastelement 114 (siehe F-_gur 1) fließenden Laststrom durchflössen werden.FIG. 5 shows a further preferred embodiment of a semiconductor component 100 with multiple current sensor cells 101 using the example of a VDMOS transistor, a further increased accuracy being provided in contrast to the embodiment shown in FIG. 3b. As shown in FIG. 5, a ground potential reference point or a ground connection 116 is no longer outside the semiconductor component, but rather the reference potential for the sensor signal is tapped directly on the semiconductor component by means of a reference potential conductor path 502 connected to the second source connection unit and a reference potential Albondanschluß 501 supplied, the reference potential 501 and the reference potential Erdbahn 502 are not flowed through by a load current flowing through the load element 114 (see F-_gur 1).
Hierbei entfallt n vorteilhafter Weise em Fehler im Bezugspotential, der andernfalls durch Spannungsabfalle über den Source-Bondbεreich 202 und eine den Source-Bondbereich 202 kontaktierenden Bond auftreten wurde. D e weiteren Komponenten entsprechen den unter Bezugnahme auf Figur 3b beschriebenen.In this case, an error in the reference potential, which would otherwise occur due to voltage drops across the source bond area 202 and a bond contacting the source bond area 202, is advantageously eliminated. The other components correspond to those described with reference to FIG. 3b.
Bezüglich dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten, herkömmlichen Halbleiterbauelement mit Stromsensorzellen zur Erfassung von Strömen durch das Halbleiterbauelement wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen. Obwohl diε vorliegεnde Erfindung vorstεhend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschriεbεn wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar . With regard to the conventional semiconductor component shown in FIGS. 1 and 2, with current sensor cells for detecting currents through the semiconductor component, reference is made to the introduction to the description. Although the present invention has been described above on the basis of preferred exemplary embodiments, it is not restricted to this but can be modified in a variety of ways.
Verfahren zum Erfassen von Strömen in einem Halbleitεrbau- elεment mit einem Multi-Zellεn-StromsεnsorMethod for detecting currents in a semiconductor component with a multi-cell current sensor
BΞZUGSZEICHENLISTE :REFERENCE SIGN LIST:
In den Figuren bezεichnεn gleichε Bεzugszeichen gleiche oder funktionsglεiche Komponentεn oder Schritte.In the figures, the same reference symbols denote the same or functional components or steps.
100 Halbleiterbauelement100 semiconductor device
101 Stromsensorzelle101 current sensor cell
102 Aktiver Berεich102 Active area
103 Driftbereich103 drift range
104 Substrat104 substrate
105 Drain-Elektrode105 drain electrode
106 p-Bereich106 p range
107 p+-Kontaktdiffusionsbεrεich107 p + contact diffusion range
108 Sourcε-Bεreich108 Sourcε range
109 Dielektrikum109 dielectric
110 Gate-Elektrode110 gate electrode
111 Erste Source-Anschlusseinheit111 First source connection unit
112 Zweite Source-Anschlusseinheit112 Second source connection unit
113 Sensorwiderstandselement113 sensor resistance element
114 Lastelement114 load element
115 Spannungsabfall115 voltage drop
116 Masseanschluss 117 VersorgungsSpannungsanschluss116 Earth connection 117 Supply voltage connection
201 Gate-Bondbereich201 gate bond area
202 Source-Bondbεreich202 source bond area
203 Bondanschluss203 bond connection
204 Leiterbahn204 conductor track
501 Bezugspotentialbondanschluss501 reference potential bond connection
502 Bezugspotεntialleitεrbahn 502 reference potential conductor track

Claims

Verfahren zum Erfassen von Strömen in einem Halbleiterbau- elεment mit einem Multi-Zeilen-StromsensorPatentanspruchε Method for detecting currents in a semiconductor component with a multi-line current sensor
1. Verfahren zum Erfassen von Strömen in εinεm Halblεiter- bauelement (100) , mit den Schritten:1. A method for detecting currents in εinεm semi-conductor component (100), with the steps:
a) Anordnen von mindestεns einer Stromsensorzelle (101) in εinεm aktivεn Bereich (102) eines Halbleiterbauelements (100), wobei die mindestens eine Stromsensorzelle (101) an vorgebbaren lokalen Stellen in dem Halbleiterbauεlement (100) positionierbar ist;a) arranging at least one current sensor cell (101) in the active region (102) of a semiconductor component (100), the at least one current sensor cell (101) being positionable at predeterminable local locations in the semiconductor component (100);
b) Verbinden einer erstεn Source-Anschlusseinheit (111) der Stromsensorzεlle (101) mit einem Bondanschluss (203) über Leitεrbahnen (204);b) connecting a first source connection unit (111) of the current sensor cells (101) to a bond connection (203) via interconnects (204);
c) Durchleiten mindestens eines Stroms von einem Substrat (104) des Halbleitεrbauεlements (100) über die mindestens eine Stromsensorzelle (101), die erste Source- Anschlusseinheit (111) und ein Sensorwiderstandelement (113) zu einem Masseanschluss (116); undc) passing at least one current from a substrate (104) of the semiconductor component (100) via the at least one current sensor cell (101), the first source connection unit (111) and a sensor resistance element (113) to a ground connection (116); and
d) Erfassen des mindestens einen, durch die mindestens eine Stromsensorzelle (101) fließenden Stroms durch Abgreifen eines dem Strom entsprechenden Spannungsabfalls (115) über dem Sensorwiderstandselεmεnt (113). d) detecting the at least one current flowing through the at least one current sensor cell (101) by tapping a voltage drop (115) across the sensor resistance element (113) corresponding to the current.
2. Verfahren nach Ansprucn 1,2. Method according to Claim 1,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dassdue to the fact that
mit mindestens zwei Stromsensorzellen (101) variierende Stromdichteverteilungen erfassbar sind.current density distributions that vary with at least two current sensor cells (101) can be detected.
3. Verfahren nach einem oder oeiden der Ansprüche 1 und 2,3. The method according to one or oeiden of claims 1 and 2,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dassdue to the fact that
die Stromsensorzεllεn (101) zur Erfassung von Stromdichtε- verteilungen strahlenförmig angeordnet werden.the current sensor cells (101) for detecting current density distributions are arranged in a radiation pattern.
4. Verfahren nach einem oder mehreren αer voranstehenden Ansprüche,4. The method according to one or more of the preceding claims,
dadurch g e K e n n z ε i c h n e t , dassdue to the fact that
e durch die mindestens eine Stromsensorzelle (101) fließender Strom an dem mindestens einen Sensorwiderstandselement (113) mindestens einen dem Strom proportionalen Spannungsabfall (115) bewirkt, dεr als e Ausgangssignal der mindestens einen Stromsensorzelle (101) ausgeooar ist.e current flowing through the at least one current sensor cell (101) on the at least one sensor resistance element (113) causes at least one voltage drop (115) proportional to the current, which is output as the e output signal of the at least one current sensor cell (101).
5. Verfanren nach einem oder menrεren oεr voranstehenden Ansprucne,5. process according to one or more of the preceding claims,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dassdue to the fact that
em monolithisch integriertes Sensorwiderstandselement. (113) die Summe der Strome durch die Stromsensorzellεn (101) in einen einem Summenstrom entsprechenden Spannungsabfall (115) wandelt.em monolithically integrated sensor resistance element. (113) the sum of the currents through the current sensor cells (101) converts into a voltage drop (115) corresponding to a total current.
6. Verfahren nach einem oder mεhrεren der voranstehenden Ansprüche,6. The method according to one or more of the preceding claims,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dassdue to the fact that
durch die Stromsensorzellen (101) fließende Strome ex.ter- nen Sensorwiderstandselεmεntεn (113) zur Weiterverarbeitung zugeführt werden.currents flowing through the current sensor cells (101) are supplied to external sensor resistor elements (113) for further processing.
7. Verfahren nach einem odεr mehreren dεr voranstehenden Ansprüche,7. The method according to one or more of the preceding claims,
dadurch g e k e n n z e i c h n ε t , dassdue to the fact that
jeder der Stromsensorzellen (101) ein Sensorwiderstandselement (113) zur Weiterverarbeitung zugeordnet wird. 0each of the current sensor cells (101) is assigned a sensor resistance element (113) for further processing. 0
8. Verfahren nach einem oder mehrεren der voranstehenden Ansprüche,8. The method according to one or more of the preceding claims,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass D ein Massebezugspotential nicht außerhalb des Halbleiterbauelements (100), sondern an einem mit der zweitεn Source- Anschlusseinheit (202) verbundenen Bezugspotentialbondanschluss (501) bereitgestellt wird. 0due to the fact that D a ground reference potential is not provided outside the semiconductor component (100), but at a reference potential bond connection (501) connected to the second source connection unit (202). 0
9. Verfahren nach einem oder mεhrεrεn dεr voranstehεnden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass9. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that
eine einzige Metallisierungsebene bereitgestellt wird, wobei die Stromsεnsorzεllεn (101) sternförmig vεrteilt und untereinandεr sowie mit εinem Bondanschluss (203) mittels Lεiterbahnen (204) verbunden sind, wobei durch εinε strahlenförmige Anordnung die erste Source-Anschlusseinheit (111), die zweite Source-Anschlusseinheit (112), die Leiterbahnen (204) und die Bondbereiche (201, 202, 203) in Form einer Einlagenmetalisierung ausgebildet wεrden.a single metallization level is provided, the current sensors (101) being distributed in a star shape and connected to one another and to a bond connection (203) by means of conductor tracks (204), the first source connection unit (111) and the second source connection unit being arranged by means of a radiation arrangement (112), the conductor tracks (204) and the bond areas (201, 202, 203) are formed in the form of a deposit metallization.
10. Verfahren nach einεm odεr mehreren der voranstehenden Ansprüche,10. The method according to one or more of the preceding claims,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dassdue to the fact that
ein Massepotentialbεzugspotential als ein Massεanschluss (116) direkt auf dem Halbleiterbauelement (100) mittels einer an die zweite Source-Anschlussεinheit (112) ange- schlossεnen Bezugspotentialleiterbahn (502) abgegriffen und einem Bezugspotentialbondanschluss (501) zugeführt wird, wobei der Bezugspotentialbondanschluss (501) und die Bezugspotentialleiterbahn (502) von einem durch ein Lastelement (114) fließenden Laststrom nicht durchflössen werden.a ground potential reference potential is tapped as a ground connection (116) directly on the semiconductor component (100) by means of a reference potential conductor track (502) connected to the second source connection unit (112) and fed to a reference potential bond connection (501), the reference potential bond connection (501) and a load current flowing through a load element (114) does not flow through the reference potential conductor track (502).
11. Halbleitεrbaueiεmεnt (100) mit:11. Semiconductor construction element (100) with:
a) εinem Substrat (104);a) a substrate (104);
b) einem aktiven Bereich (102), der aus mindestens einer aktiven Zelle gebildet ist; c) mindestens einεr in dem aktiven Bereich (102) angeordneten Stromsensorzellε (101) zur Erfassung von Strömen durch das Halbleiterbauelement (100); undb) an active region (102) formed from at least one active cell; c) at least one current sensor cell (101) arranged in the active region (102) for detecting currents through the semiconductor component (100); and
d) mindestens εinεm Sensorwiderstandselement (113) zur Wandlung des durch die mindestens eine Stromsensorzelle (101) fließenden Stroms in einen dεm Strom proportionalen Spannungsabfall (115).d) at least εinεm sensor resistance element (113) for converting the current flowing through the at least one current sensor cell (101) into a voltage drop (115) proportional to the current.
12. Halbleiterbauelement nach Anspruch 11,12. The semiconductor component according to claim 11,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dassdue to the fact that
die aktiven Zellen des aktiven Bereichs (102) als gitterar- tig parallel angeordnεte VDMOS-Zellen ausgebildet sind.the active cells of the active area (102) are designed as VDMOS cells arranged in parallel in a grid-like manner.
13. Halbleiterbauelement nach Anspruch 11,13. The semiconductor component according to claim 11,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dassdue to the fact that
die aktiven Zellen des aktiven Berεichs (102) als idεnti- schε, parallel angeordnete Zellen ausgebildet sind.the active cells of the active area (102) are designed as identical, parallel cells.
14. Halbleiterbauεlement nach einem oder mehreren der An- sprüche 11 bis 13,14. Semiconductor component according to one or more of claims 11 to 13,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dassdue to the fact that
diε mindestens eine Stromsensorzεlle (101) identisch zu den aktiven Zellen in dem aktiven Bereich (102) aufgebaut ist. at least one current sensor cell (101) is constructed identically to the active cells in the active area (102).
15. Halbleiterbauelεnεnt nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 14,15. Semiconductor component according to one or more of claims 11 to 14,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dassdue to the fact that
das Sensorwiderstandselement (113) als e ohmscner Widerstand ausgebildet ist.the sensor resistor element (113) is designed as an ohmic resistor.
16. Halbleiterbauelement nach einem oder mεhreren dεr An- spruchε 11 bis 15,16. Semiconductor component according to one or more of claims 11 to 15,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dassdue to the fact that
das Sensorwidεrstandselεment (113) monolithisch integriert auf dem Halbleitεrbauelemεnt (100) ausgebildet ist.the sensor resistance element (113) is monolithically integrated on the semiconductor device (100).
17. Halbleiterbauelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 b s 16,17. The semiconductor component according to one or more of claims 11 b s 16,
dadurch g e k e n n z e i c n n ε t , dassby e c e n c e i c n n ε t that
ein Lastelεment (114) zwischen einen Versorgungsspannungs- anscnluss (117) und eine Dram-Elektrode (105) des halbleiterbauelements (100) geschaltet st.a load element (114) is connected between a supply voltage connection (117) and a dram electrode (105) of the semiconductor component (100).
18. Haloleiterbauεiεment nach εinem oder mεhreren der Ansprüche 11 bis 17,18. Halo conductor construction according to one or more of claims 11 to 17,
dadurch g e k e n n z ε i c h n ε t , dasse g e n n z ε i c h n ε t that
das Lastelement (114) als eine induktive Last ausgebildet ist . the load element (114) is designed as an inductive load.
19. Halbleiterbauelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 18,19. Semiconductor component according to one or more of claims 11 to 18,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dassdue to the fact that
eine zweite Source-Anschlusseinheit (112) von aktiven Zellen im aktiven Bereich (102) mit dem Masseanschluss (116) verbunden ist.a second source connection unit (112) of active cells in the active region (102) is connected to the ground connection (116).
20. Halbleiterbauelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 19,20. The semiconductor component according to one or more of claims 11 to 19,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dassdue to the fact that
die erstε Source-Anschlusseinheit (111) der mindestεns εinεn Stromsensorzelle (1C1) ber das Sensorwiαerstandsele- ment (113) mit dem Masseanschluss (116) verbunden ist.the first source connection unit (111) of the at least one current sensor cell (1C1) is connected to the ground connection (116) via the sensor resistance element (113).
21. Halbleiterbauelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 20,21. The semiconductor component according to one or more of claims 11 to 20,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dassdue to the fact that
die mindestens eine Stromsensorzelle (101) innerhalb dem aktivεn Bεrεicns (102) dεs Halble teroaueie ents (100) beliebig positiomerbar ist.the at least one current sensor cell (101) can be positively positioned within the active area (102) of the half teroauieie (100).
22. Halbleiterbauelement nach einem oder mehreren der An- spruche 11 bis 21,22. Semiconductor component according to one or more of claims 11 to 21,
dadurch g e e n n z e ι c h n e t , dass die mindestens eine Stromsensorzelle (I01 ihrer zur Dram-Elektrode (105) parallelεn Scnnittansicht quadratischbecause enn chnet that the at least one current sensor cell (I01 its square sectional view parallel to the dram electrode (105)
23. Halbleiterbauelement nach einem odεr mehreren der Anspr che 11 bis 22,23. Semiconductor component according to one or more of claims 11 to 22,
dadurch g ε k e n n z e i c h n ε t , dassdue to the fact that
diε mindestens eine Stromsensorzelle (101) in ihrer zurdiε at least one current sensor cell (101) in its
Drain-Elektrode (105) parallelεn Schnittansicht kreisförmigDrain electrode (105) parallelεn sectional view circular
24. halblεitεrbauelement nach einem oder mehreren der An- 5 Spruche 11 bis 23,24. semi-semiconductor component according to one or more of claims 5 to 11,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dassdue to the fact that
die mindestens eine Stromsensorzellε (101) m hrεr zur 0 Drain-Elektrode (105) parallelεn Schnittansicht rechteckig ist .the at least one current sensor cell (101) is rectangular in cross section parallel to the 0 drain electrode (105).
25. Kalbleiterbauelεmεnt nach einem oder mehrεren der Ansprüche 11 bis 24, ! dadurch g e k e n n z e i c h n ε t , dass25. Kalbleiterbauelεmεnt according to one or more of claims 11 to 24,! due to the fact that
diε mindestens e ne Stromsensorzelle (101) in ihrer zur Drain-Elektrode (105) parallelen Schnittansicht em belie- 0 biges Viεleck ausbildet. that forms at least one current sensor cell (101) in its sectional view parallel to the drain electrode (105).
26. Halbleiterbauelement nach einem oder mehreren dεr Ansprüche 11 bis 25,26. Semiconductor component according to one or more of claims 11 to 25,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dassdue to the fact that
die zweite Source-Anschlusseinheit (112) strahlenförmig auf einen Source-Bondbereich (202) zulaufend ausgebildet ist.the second source connection unit (112) is designed in the form of a beam tapering toward a source bond region (202).
27. Halbleiterbauelement nach einem oder mehreren der An- Sprüche 11 bis 26,27. Semiconductor component according to one or more of claims 11 to 26,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dassdue to the fact that
für große Halbleiterbauεlε ente (100) mehrere Source- Bondberεichε (202) mit jεwεils mehreren zweiten Source- Anschlusseinheiten (112) angeordnet sind, die jeweils strahlenförmig auf die entsprechenden Source-Bondbereiche (202) zulaufend ausgebildet sind.for large semiconductor devices (100), a plurality of source bond regions (202) with a plurality of second source connection units (112) are arranged, each of which is designed to radiate toward the corresponding source bond regions (202).
28. Halbleiterbauelement nach einεm oder mehreren der Ansprüche 11 bis 27,28. Semiconductor component according to one or more of claims 11 to 27,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dassdue to the fact that
eine Auswerteeinheit zur Signalaufbereitung monolithisch integriert auf dem Halbleiterbauelement (100) ausgebildet ist.an evaluation unit for signal processing is monolithically integrated on the semiconductor component (100).
29. Halbleiterbauelement nach einem oder mehreren der An- sprüche 11 bis 28,29. Semiconductor component according to one or more of claims 11 to 28,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die erste Source-Anschlussemheit (111), die zweite Source- Anschlussemheit (112) , die Leiterbahnen (204) und die Bondbereiche (201, 202, 203) in einer emzigε Metallisie- rungsebene ausgeführt sind.characterized in that the first source connection unit (111), the second source connection unit (112), the conductor tracks (204) and the bond areas (201, 202, 203) are designed in an emzigε metallization level.
30. Halbleiterbauelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 b s 29,30. Semiconductor component according to one or more of claims 11 b s 29,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dassdue to the fact that
em Massepotentialbezugspotential als em Masseanschluss (116) direkt auf dem Halbleiterbauelement (100) mittels einer mit der zweitεn Source-Anschlussemheit (112) verbundenen Bezugspotentialleiterbahn (502) zugeführt ist. A ground potential reference potential is supplied as an earth connection (116) directly on the semiconductor component (100) by means of a reference potential conductor track (502) connected to the second source connection unit (112).
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